Компрессионные свойства грунтов реферат

Обновлено: 04.07.2024

Общие сведение о физико-химических свойствах грунта
Они определяют в основном взаимодействие компонентов грунта
между собой и часто проявляются именно как результат этого
взаимодействия. [1, с.51]
Основные факторы, контролирующие физико-химические свойства
грунтов:
 Минеральный состав.
 Дисперсность.
 Состав и концентрация солей в поровом растворе.
 Вид обменных ионов.
 Температура.
Эти факторы определяют содержание осмотической влаги, которая
в значительной мере влияет на все физико-химические свойства,
обусловленные, прежде всего, взаимодействием компонент грунта (т.е.
толщину диффузного слоя).
В основном все управляется осмотической водой. Факторы
рассматриваются те, кот определяют содержание осмотической влаги.

2. Физико-химические свойства грунтов
2.1. Растворимость грунтов
Растворимость грунтов представляет собой возможность
растворяться под влиянием различных растворов или природных вод. В
ходе растворения молекулы воды (или любой растворитель), имеющие
тепловые движения и электрические поля, уничтожают кристаллическую
решетку минералов. В процессе растворения и будущего выноса веществ, в
прошлом имеющие компонент твердой части грунтов, осуществляется
изменение состояния, физико-механических и физико-химических свойств
последних, а также формирование в массиве пустот разного размера. [2,
с.33]
Растворение бывает двух видов: прямое и диффузионное.
Прямое растворение осуществляется при прямом контакте
движущихся в порах или других пустотах воды (или другого раствора) с
растворимыми в этих условиях минералами, находящимися в грунте.
Выщелачивание или диффузионное растворение осуществляется
через поры породы, но этот процесс не имеет никого отношения к прямому
контакту движущегося потока свободной воды на растворимые минералы.
Это растворение служит случайным процессом потока ионов в поровом
раствора под воздействием разности сосредоточения в различных зонах
массива грунтов, приводящим к изменению поровых вод и состава твердой
части грунта.

Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОМПРЕССИОННЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОв

3.1. Основные положения

Наиболее важным деформационным свойством грунтов является их cжимаемость. Сжимаемостью грунтов называется их способность уменьшаться в объеме под действием внешней нагрузки. Сжимаемость зависит от пористости грунтов, гранулометрического и минералогического состава, природы внутренних структурных связей и характера нагрузки.

Характеристиками сжимаемости являются коэффициент сжимаемости m₀, МПа -1 ; коэффициент относительной сжимаемости m_V, МПа -1 ; модуль общей деформации Е_о, МПа, и структурная прочность грунта Р_стр, МПа.

Одним из способов определения характеристик сжимаемости в лабораторных условиях являются компрессионные испытания. Это испытания грунта в условиях одноосного сжатия без возможности бокового расширения. Компрессионное сжатие моделирует процесс уплотнения грунта под центром фундамента. Компрессионные испытания грунтов производят в одометрах – приборах с жесткими металлическими стенками, препятствующими боковому расширению грунта при сжатии его вертикальной нагрузкой. При испытаниях происходит уплотнение грунта за счет уменьшения объема пор и влажности. Для оценки сжимаемости грунта строят график зависимости коэффициента пористости от вертикального давления, получают так называемую компрессионную кривую (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Компрессионная кривая
Компрессионная зависимость состоит из двух ветвей: кривой уплотнения и кривой набухания. Кривая набухания получается при разгрузке первоначально сжатого образца. В этом случае будет происходить увеличение объема и пористости образца. Увеличение объема грунта при снятии нагрузки характеризует упругие деформации, а разность между первоначальным объемом и объемом образца после разгрузки – остаточные деформации. Во многих случаях в пределах небольших изменений давлений компрессионная кривая сравнительно близка к секущей прямой (хорде) АВ. Тангенс угла наклона этой прямой к оси абсцисс характеризует сжимаемость грунта и называется коэффициентом сжимаемости.

Коэффициент сжимаемости есть отношение изменения коэффициента пористости к разности давлений. Значение коэффициента сжимаемости определяется по формуле
m₀ = tg  = , (3.1)
где е₁ – значение коэффициента пористости при давлении p₁; е₂ – значение коэффициента пористости при давлении p₂.

Коэффициентом относительной сжимаемости называется относительная деформация, приходящаяся на единицу давления. Определяется по формуле

m_V = , (3.2)
где h_i – деформация (осадка) образца грунта при изменении давления от 0 до p₁ по компрессионной кривой, мм; h – первоначальная высота образца грунта, мм; е₀ – начальное значение коэффициента пористости.

Кроме коэффициентов сжимаемости, по результатам компрессионных испытаний может быть определен модуль общей деформации грунта E₀, МПа, по формуле

Е₀ = , (3.3)
где  – поправка, учитывающая отсутствие поперечного расширения грунта в компрессионном приборе.

Модулем общей деформации называется коэффициент пропорциональности между относительной деформацией и вертикальным давлением. Модуль общей деформации используется при расчете осадок фундаментов.

3.2. Стандартный метод определения
компрессионных характеристик

Необходимое оборудование: компрессионный прибор, набор гирь; фильтровальная бумага; оборудование для определения физических характеристик грунта (рис. 3.2).

Подготовка к испытанию

2. Компрессионный прибор устанавливают в лаборатории на жесткое основание, исключающее вибрацию.

3. Определяют диаметр и высоту рабочего кольца с точностью до 0,01 мм и взвешивают его.

4. Образец грунта для испытания вырезают рабочим кольцом без образования зазоров между грунтом и рабочим кольцом. Кольцо с грунтом до опыта взвешивают.

5. Образец грунта в кольце покрывают с двух сторон влажными фильтрами и помещают в компрессионный прибор.

6. Устанавливают стрелки индикатора в начальное положение.

Порядок выполнения работы

Ступени давления при испытании грунтов должны быть равными 0,0125; 0,025; 0,05; 0,1 МПа и далее с интервалом в 0,1 МПа до необходимых пределов (0,4–0,6 МПа).

За критерий условной стабилизации деформаций грунта при данной ступени давления следует принимать деформацию не более 0,01 мм для глинистых грунтов за 16 часов; для пылеватых и мелких песков за 4 часа.

В лабораторной работе каждую ступень давления следует выдерживать 5 минут.

3. Разгрузку образца грунта производят также ступенями давления в последовательности, обратной порядку нагружения.

4. После завершения испытания грунт высушивают при температуре 105 2 С и определяют массу сухого грунта. Все результаты измерений и взвешиваний записывают в журнал.

Обработка результатов

2. Определяют величину относительной деформации грунта  _i c точностью до 0,001 при соответствующих значениях давления, МПа, по формуле

_i = . (3.4)
3. Строят график зависимости относительных деформаций от вертикального давления  = f(Р).

4. Определяют значение коэффициента пористости е_i при каждой ступени давления p_i по формуле
е_i = е₀ – _i (1 +е₀), (3.5)
где е₀ – начальный коэффициент пористости грунта.

5. Строят график зависимости коэффициента пористости от давления е = f(р), т.е. компрессионную кривую.

6. Определяют коэффициент сжимаемости m₀, МПа -1 , в каждом интервале давлений по формуле
m₀_i = . (3.6)
7. Определяют коэффициент относительной сжимаемости m_V, МПа -1 , в каждом интервале давлений по формуле
m_Vi = , (3.7)
где е_i – значение коэффициента пористости при давлении p_i (начальное значение коэффициента пористости для i-го интервала давлений).

8. Определяют модуль общей деформации грунта, МПа, в соответствующих интервалах давлений по формуле
Е_i =  (3.8)

Е_i = , (3.9)
где _i и _i+1 – величины относительного сжатия, соответствующие давлениям p_i и p_i₊₁;  – поправка, принимаемая для пылеватых и мелких песков – 0,8; супесей – 0,7; суглинков – 0,5; глин – 0,4.

9. Результаты вычислений записывают в журнал.

По полученным результатам делают вывод о степени сжимаемости грунта с использованием данных табл. 3.1.
Таблица 3.1

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется сжимаемостью грунта?

2. Что такое компрессионное сжатие?

3. Назовите характеристики сжимаемости грунта?

4. Как подготавливаются образцы к компрессионным испытаниям?

5. Какова последовательность компрессионного испытания грунта?

6. Что принимается за критерий условной стабилизации деформации грунта?

7. Как производится обработка результатов компрессионных испытаний?

8. Какие строятся графики при испытании грунта на сжатие?

9. Как можно судить о степени сжимаемости грунта по виду компрессионной кривой?

10. Что такое упругая и остаточная деформация грунта?

11. В каких инженерных расчетах используются характеристики сжимаемости грунтов?

3.3. Задачи и решения

Задача 1. Определить компрессионные характеристики суглинка, если при испытании образца высотой h = 20 мм, начальном коэффициенте пористости е₀ = 0,68 получены величины деформации, представленные в табл. 3.2.

1. Определяем относительную деформацию (осадку) образца для каждой ступени вертикального давления по формуле (3.4)
_i = = 0,006.
Результаты вычислений сводим в табл. 3.2.

По полученным значениям е _i можно построить компрессионную кривую.
Определяем коэффициент сжимаемости грунта для каждой ступени вертикального давления по формуле (3.6)

m_oi = = = 0,1 МПа -1 .
Результаты вычислений сводим в табл. 3.2.

5. Определяем модуль общей деформации грунта для каждой ступени вертикального давления по формуле (3.8)
Е_i =  = 0,5= 8,33 МПа.
Результаты вычислений сводим в табл. 3.2.

Компрессионные испытания проводятся для оценки сжимаемости грунтов в условиях невозможности бокового расширения и для определения модуля деформации грунтов. В результате эксперимента устанавливается зависимость между уплотняющим давлением p и коэффициентом пористости. Компрессионные испытания — наиболее распространенный вид лабораторных исследований для определения деформационных характеристик… Читать ещё >

Компрессионные испытания грунта ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Физико-механические характеристики, определяемые в лабораторных условиях, необходимы для установления номенклатурных наименований грунтов и для расчетов оснований и фундаментов. Физико-механические характеристики грунтов должны устанавливаться в соответствии с действующими нормативными и инструктивными документами. Для определения основных механических характеристик грунтов применяют нижеследующие методы испытаний.

Компрессионные испытания — наиболее распространенный вид лабораторных исследований для определения деформационных характеристик (свойств) грунтов. Компрессия — это процесс сжатия фунта без возможности бокового расширения, т. е. уплотнение образца без его разрушения.

В лабораторных условиях компрессионные испытания грунтов проводятся в компрессионных приборах (одометрах). Конструкции их бывают различные, в зависимости от способа приложения нафузки и целей исследования. На компрессионное сжатие образец грунта испытывается в металлическом кольце, и на него через жесткий штамп передается сила, вызывающая в образце сжимающее напряжение. Таким образом, под действием вертикальной нагрузки происходит вертикальное перемещение штампа, вызывающее осадку образца.

При помощи компрессионных испытаний определяются такие характеристики грунта, как коэффициент сжимаемости m₀ и модуль общей деформации E_k .

Вычислим модуль деформации по компрессионным испытаниям с помощью формулы где m_k — безразмерный коэффициент;

m_х — коэффициент относительной сжимаемости.

Коэффициент в вычисляется по формуле где х — коэффициент Пуассона.

Коэффициент относительной сжимаемости m_х рассчитывается так где m₀ — коэффициент сжимаемости;

е₀ — коэффициент пористости песка (е = 0,43).

Коэффициент сжимаемости вычислим по следующей формуле где е₁ — значения коэффициента пористости при Р=0,1 МПа;

е₂ — значения коэффициента пористости при Р=0,2 МПа;

P₁, P₂ — значения давлений в интервале P=0,1…0,2 МПа.

Подставив исходные данные (m_k =4; е₀ =0,43; х =0,3; е₁ =0,387; е₂ =0,368; P₁ =0,1 МПа; P₂ =0,2 МПа) в формулы (4,1), (4,2), (4,3) и (4,4) получим следующие значения:

Из приведенных вычислений следует, что коэффициент сжимаемости m₀=0,19 МПа- 1 , коэффициент относительной сжимаемости m_х=0,13 МПа- 1 , а модуль общей деформации E=22,8 МПа.

Свойства грунтов – это их особенности, связанные с геологическим происхождением, составом, физическими и механическими ха р актеристиками. У строительных и плодородных грунтов классификация свойств сильно различается – в зависимости от особенностей их использования.

На этой странице мы расскажем про основные характеристики грунтов, приведем таблицы и сравнительные данные. Наша классификация основана на ГОСТах и СНиПах, но подана простым и понятным языком.

Далее речь пойдет о:

Физико-механических и химических свойствах
Строительных свойствах
Плодородных свойствах

Физико-механические и химические свойства грунтов

Свойства грунтов зависят от состава их твердой, жидкой и газообразной фазы, взаимодействия разных компонентов между собой. Характеристики этих материалов описаны в ГОСТах и нормативных документах. На их основе составлена классификация грунтов, принципы их использования.

Физические свойства

Физические свойства грунтов проявляются в природной среде – то есть, когда на них не оказывается внешнего воздействия. Эти параметры характеризуют физическое состояние и взаимодействие компонентов материала.

Группа физических характеристик включает:

Влажность – содержание воды в грунте в условиях природного залегания.
Влагоемкость – количество жидкости, которые может впитать грунт.
Водопроницаемость – скорость , с которой грунт пропускает сквозь себя влагу (в условиях нормального атмосферного давления).
Гранулометрический состав – содержание в грунте частиц разных размеров и структура материала.
Плотность – соотношение массы и объема.
Пористость – объем свободного (или заполненного водой) пространства между зернами грунта.
Выветрелость – степень разрушения грунта под воздействием солнца, ветра, осадков, химических и биологических факторов.
Пластичность – способность грунта менять форму при увлажнении, сохраняя связи между частицами.

Подробнее об этих характеристиках читайте в статье Физические свойства грунта

Механические свойства

Механические свойства показывают, как грунт реагирует на внешние нагрузки. Они играют важную роль в планировании строительства и во многом зависят от физических характеристик.

К механическим свойствам относятся:

Сжимаемость – способность грунта уменьшать собственный объем под внешней нагрузкой.
Просадочность – уплотнение грунта под воздействием увлажнения или давления на верхние слои.
Набухание – Увеличение объема грунта при увлажнении.
Морозное пучение – увеличение объема грунта при замерзании.
Прочность – способность грунта сопротивляться внешнему воздействию без разрушения структуры.
Упругость , или модуль упругости – степень деформации грунта под воздействием вертикальных нагрузок.
Угол внутреннего трения – сопротивление грунта вертикальному срезу.
Сцепление – степень взаимодействия частиц грунта между собой.
Сопротивление грунтов сдвигу – способность грунта выдерживать горизонтальную нагрузку без нарушения структуры.
Угол естественного откоса – угол между горизонтальной площадкой и конусом, который образовался при свободной засыпке грунта.
Граница текучести и раската – влажность грунта при потере пластичности.
Липкость – способность грунта в увлажненном состоянии прилипать к поверхностям.

Подробнее об этих характеристиках читайте в статье Механические свойства грунта

Химические свойства

Грунт – это система, состоящая из множества органических и неорганических соединений. Они взаимодействуют между собой и внешней средой, изменяя характеристики материала.

К химическим свойствам относятся:

Кислотность – это уровень рН грунта. Кислотность – один из важнейших факторов плодородия почвы.
Растворимость – свойство грунтов растворяться в различных жидкостях.
Коррозийные свойства – способность грунта разр у шать металлы.
Засоленность – наличие в грунте растворимых солей натрия, магния и кальция.

Физико-механические и химические свойства грунтов – это сложная тема. На практике, особенно в частном строительстве или садоводстве, далеко не все они имеют значение. В данной статье мы лишь перечислили и кратко описали данные характеристики.

Более подробную информацию по этой теме вы найдете в следующих статьях:

Далее мы расскажем о том, на какие свойства нужно обратить внимание при выборе грунта для разных работ.

Основные свойства грунтов в строительстве

Большинство грунтов используются в строительстве – начиная от простых земляных работ и до выполнения сложных задач (например, устройства фундамента или изготовления бетона).

Ниже мы привели таблицу, в которой указаны наиболее важные свойства грунтов, в зависимости от их назначения.

Укрепление грунта	Выравнивание участков	Устройство оснований	Засыпка ям, траншей, котлованов	Засыпка пазух фундамента	Устройство гидроизоляции	Устройство и ремонт временных и грунтовых дорог	Обустройство обочин и насыпей	Изготовление бетона
Физические характеристики	Влажность	+
	Водопроницаемость	+	+	+	+	+	+
	Гранулометрический состав	+	+	+	+	+
	Выветрелость	+
	Пластичность
Механические характеристики	Сжимаемость	+
	Просадочность	+	+	+
	Набухание	+	+
	Морозное пучение	+	+	+
	Прочность	+	+	+	+
	Угол внутреннего трения	+
	Сцепление	+
	Сопротивление грунтов сдвигу	+
	Угол естественного откоса	+
	Липкость	+	+
Химические характеристики	Растворимость	+	+
Химические характеристики	Коррозийные свойства	+

Подробнее о том , какие характеристики важны при выборе грунтов для тех или иных работ, вы можете узнать на странице Строительные свойства грунтов.

О том, как используются грунты в строительстве, читайте в рубрике Строительный грунт.

Основные свойства грунта для садово-огородных работ

В данном случае главными являются плодородные характеристики, а также безопасность грунтов. Далеко не любой материал может быть использован в садовых работах.

Чаще всего внимание обращают на следующие характеристики:

Кислотность
Пористость
Гранулометрический состав
Влажность
Засоленность
Экологическая безопасность

Подробнее об этом вы можете прочитать на странице Плодородные свойства грунтов.

Итак, характеристики грунтов разделяются на три группы – физические, механические и химические. Первая группа позволяет выяснить , как ведет себя грунт в естественных условиях. Вторая группа характеризует состояние грунта под воздействием различных нагрузок. Ну и третья группа говорит о том, что происходит с грунтом, когда он вступает в химические реакции с другими материалами.

Читайте также: